اقرأ في هذا المقال
يوجد ميزون بي أو بيون وهو أخف الميزون ومكون مهم للأشعة الكونية، وتكون في ثلاثة أشكال، مع الشحنة e أو 1، والشحنة 0، والشحنة −e أو 1، وفي الحالة الإيجابية يتحد الكوارك العلوي مع الكوارك السفلي المضاد في الجسيمات دون الذرية.
ميزون بي في فيزياء الكم
في فيزياء الجسيمات بيون أو ميزون بي الذي يرمز له بالحرف اليوناني pi :π وهو أي من ثلاث جسيمات دون ذرية، وهي π0 و π+ وπ- إذ يتكون كل باون من كوارك وكوارك مضاد وبالتالي فهو ميزون، حيث أن البيونات هي أخف الميزونات وبشكل عام أخف من الهادرونات وهم غير مستقرين مع بيونات مشحونة π+ و π- إذ تتحلل بعد متوسط عمر 26.033 نانوثانية (2.6033 × 10 8 ثوان) والرائد المحايد π0، حيث تتحلل بعد عمر أقصر بكثير يبلغ 85 أتوثانية (8.5 × 10 17 ثانية)، وغالبًا ما تتحلل البيونات المشحونة إلى ميونات ونيوترينوات الميون بينما تتحلل البيونات المحايدة عمومًا إلى أشعة جاما.
يوفر تبادل البيونات الافتراضية جنبًا إلى جنب مع المتجهات ورو أو ميغا ميسونات تفسيرًا للقوة القوية المتبقية بين النيوكليونات، حيث لا يتم إنتاج البيونات في الاضمحلال الإشعاعي ولكن عادة ما تكون في تصادمات عالية الطاقة بين الهادرونات، إذ تنتج البيونات أيضًا من بعض أحداث إبادة المادة والمادة المضادة.
يتم أيضًا إنتاج جميع أنواع البيونات في عمليات طبيعية عندما تكون الأشعة الكونية عالية الطاقة تتفاعل البروتونات ومكونات الأشعة الكونية الهادرونيك الأخرى مع المادة الموجودة في الغلاف الجوي للأرض، وفي عام 2013 أظهر اكتشاف أشعة جاما المميزة الناشئة عن تحلل البيونات المحايدة في بقايا مستعر أعظم.
أن البيونات يتم إنتاجها بكثرة بعد المستعرات الأعظمية على الأرجح بالاقتران مع إنتاج البروتونات عالية الطاقة التي يتم اكتشافها على الأرض كأشعة كونية، ويلعب الرائد أيضًا دورًا حاسمًا في علم الكونيات ومن خلال فرض حد أعلى على طاقات الأشعة الكونية التي تنجو من الاصطدامات مع الخلفية الكونية الميكروية من خلال حد جريزن-زاتسبين-كوزمين.
التطبيقات الممكنة لميزون بي
تم معرفة استعمال البيونات في العلاج الإشعاعي الطبي مثل علاج السرطان في عدد من المؤسسات البحثية بما في ذلك مختبر ميسون للفيزياء التابع لمختبر لوس ألاموس الوطني، والذي عالج 228 مريضًا بين عامي 1974 و 1981 في نيو مكسيكو، ومختبر TRIUMF في فانكوفر كولومبيا البريطانية.
ميزون بي في الإبادة
في المقابل تشكل الميزونات بما في ذلك ميزونات بي و ميزونات-ك، والتي يتم تصنيفها ضمن مجموعة الهادرونات من الجسيمات دون الذرية، إذ تحدث أيضًا تفاعلات إبادة أخرى، مثل النيوكليونات التي تحتوي على البروتونات والنيوترونات، على سبيل المثال تقضي على مضادات النيوكليونات التي تحتوي على البروتونات المضادة والنيوترونات المضادة، كما يتم نقل الطاقة بعيدًا في شكل جزيئات مثل بي ميزون وك-ميزون.
الخصائص الأساسية لميزون بي
- تتكون البيونات وهي ميزونات ذات دوران صفري من الجيل الأول من الكواركات، في نموذج الكوارك، حيث أن الكوارك العلوي والكوارك المضاد يشكلان (aπ+)، في حين أن الكوارك السفلي والكوارك المضاد يشكلانπ- وهذه هي الجسيمات المضادة لبعضها البعض.
- الرائد المحايد (π0) هو مزيج من كوارك علوي مع كوارك مضاد أو كوارك سفلي مع كوارك مضاد للأسفل، وكلا المجموعتين لهما أرقام كمومية متطابقة، وبالتالي فهي موجودة فقط في التراكب.
- أدنى تراكب للطاقة من هؤلاء هو (π0) وهو الجسيم المضاد الخاص به، إذ أنه معًا تشكل البيونات ثلاثيًا من الإيزوسبين، حيث يحتوي كل بيون على إيزوسبين ( I = 1) و إيزوسبين المكون الثالث يساوي شحنته ( I z = +1 ، 0 أو −1).
علم الطاقة وعلاقته باضمحلال بيون
نظرًا لأن البيونات المشحونة تتحلل إلى جسيمين ميون وميون نيوترينو أو مضاد نيوترينو، فإن الحفاظ على الزخم والطاقة يعطي منتجات الاضمحلال طاقات محددة، حيث يتناقض هذا مع تحلل الجسيمات الثلاثة للبيون المحايد حيث تمتلك الجسيمات المنبعثة نطاقًا من الطاقات والعزم.
يستمر الانحلال عن طريق التفاعل الضعيف ويمكن تصوره من خلال مخططات فاينمان، وبالنسبة لمنتج النيوترينو الذي له كتلة ضئيلة فإن التعبير النسبي عن الطاقة عادل:
للحفاظ على الزخم، يجب أن يكون للميون نفس قيمة الكمبيوتر في الاتجاه المعاكس، وبالنسبة للميون يمكن كتابة علاقة الزخم:
مع التوسع من حيث Q وجهاز الكمبيوتر يتم الحصول على
إن رؤية مثل هذه الطاقات المحددة تحدد الانحلال على أنه تحلل جسيمين، حيث يُظهر قياس الطاقة الحركية للميون عند 4.13 ميغا إلكترون فولت أن معظم الطاقة يحملها النيوترينو، لكنها تتوافق مع الكتلة الصفرية للنيوترينو، حيث تم حساب هذه القيمة للطاقة الحركية للميون بافتراض الكتلة الصفرية لـ النيوترينو.
يمكن اعتبار البيون أحد الجسيمات التي تتوسط في التفاعل القوي المتبقي بين زوج من النكليونات، حيث أن هذا التفاعل جذاب فهو يجمع النكليونات معًا.
